多井測井資料的標準化處理方法
——以M 油田為例

余秋均

（中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010）

對于井數多、測井資料繁雜的油田，測井曲線的統一刻度問題，即標準化問題往往表現得非常突出。老油田在長期勘探開發過程中，所有的測井曲線很難保證是用相同的儀器和刻度器，用統一的操作方式進行測量，受測井儀器性能、儀器刻度偏差、現場儀器操作等多種因素影響，對測井質量的控制難免出現差異[1,5]。所以，不同井的測井資料之間難免存在著以刻度和操作等因素為主的系統誤差，需要進行標準化處理以消除誤差。測井資料標準化是多井處理、油藏描述、儲層評價中必不可少的基礎性工作[2]。

通常，同一油田內屬于同一連續沉積體系的地層具有同樣的沉積環境和地質特征，反映在測井上，不同的井在該地層的測井響應特征也具有相似性，因此，不同的井在該地層的某一測井響應是穩定分布的或者遵循一定的參數變化規律而分布。頻率直方圖法、均值校正法、趨勢面分析法這三種標準化方法正是基于這個客觀原理，認為標準層測井響應在區域內穩定分布或按一定趨勢分布，以此為基礎，對所有井的測井曲線資料進行系統誤差校正，使同一研究區內所有井的同種測井數據達到統一的刻度和標準，以便于進行統一的研究和分析，提高數據準確性和測井解釋精度。

1 標準化處理方法及原理

1.1 頻率直方圖法

頻率直方圖法是一種頻率分布對比的方法，認為研究區域標準層的測井響應特征是固定量，不隨井位變化或變化很小，可以忽略不計。通過選取關鍵井和標準層，并將各井在標準層的測井值細分成多個區段，分別統計各井標準層測井采樣點落入各區段范圍內的頻次，繪制出各井標準層測井響應頻率直方圖。將目標井的標準層測井響應頻率直方圖分別與關鍵井的同一標準層相應圖件對比，若兩者頻率分布形態基本相同，則表明系統誤差較小，若兩者頻率分布形態有明顯差別，且標準層巖性無明顯變化，則表明測井曲線資料存在系統誤差，根據目標井與關鍵井的標準層測井響應頻率分布差異進行校正即可。

1.2 均值校正法

均值校正法是求出不同井在標準層的測井響應平均值，通過選取關鍵井和標準層，并將目標井標準層測井響應平均值與關鍵井的同一標準層測井響應平均值對比，確定校正量，針對不同類別的曲線采用不同形式的公式進行校正，使各目標井在標準層的曲線均值與關鍵井達到一致，從而實現曲線標準化。

常規測井系列中，如果曲線常用相對值或比值（如自然電位曲線），則一般不需對其進行重新刻度，如果曲線直接用測量值，則在系統誤差較大的情況下需要對其進行重新刻度[3]。對于自然伽馬、中子、密度、聲波時差等線性特征曲線可采用公式（1），對于電阻率等對數特征曲線可采用公式（2）進行誤差校正。

當標準層性質無明顯變化時，與校正系數相對應的校正量就是由刻度和測量誤差引起的。

1.3 趨勢面分析法

趨勢面分析法是根據物質的某一物理參數值來進行趨勢擬合從而研究其空間分布特征及變化規律的方法。對于某個油田來說，實際地質參數在橫向上都會有一定的變化，陸相沉積的地層會表現得更加明顯。即使是同一標準層，其測井響應在橫向上也不是絕對穩定不變的，而是按照某種規律呈一定趨勢漸變，這種地質特征在空間上的變化通過趨勢擬合可以得到一個數學曲面即趨勢面[3-8]。

通過趨勢面分析，把測井響應特征值分解成兩部分：一是趨勢值，反映整個研究區域測井響應的變化規律，是一個平整光滑的曲面，變化較為緩慢；二是剩余值，主要對測井響應的局部變化進行刻畫，是一個非光滑的曲面，變化較快。剩余值包含隨機性異常值、局部非隨機性異常值，隨機性異常值由測井刻度和測量誤差等因素引起，局部非隨機性異常值則由地層巖性變化或地層非均質性等因素引起[9]。當沒有局部巖性異常影響時，剩余值的頻率曲線應服從正態分布，實際測井響應值則是趨勢值和剩余值共同作用的結果。利用趨勢面分析法進行測井曲線標準化，其實就是消除剩余值的影響，將測井響應特征值校正到與趨勢值相一致。

趨勢面分析法標準化步驟為：

①確定測井特征值，可以將平滑濾波后的標準層測井響應平均值作為特征值，也可以將標準層頻率直方圖中頻率峰值處的測井響應值作為特征值。

②利用趨勢函數對測井特征值數據Zi(xi,yi),i =1,2,3,…,N進行擬合，記擬合方程為Z^(x,y)=f(x,y)，以樣本離差平方和最小為最優估計，通過最小二乘法求取目標函數的最小值，擬合得到趨勢面Z^(x,y)。的表達式為：

③通過測井特征值Z(x,y)和趨勢值Z^(x,y)計算出剩余值，即得到趨勢校正量。

④根據趨勢校正量對測井曲線進行趨勢校正。

趨勢面分析法充分地考慮了測井響應受空間展布特征的影響，更符合地質參數的實際分布特征，對井數多、地質條件復雜，尤其是地質參數橫向變化大的油田，選用趨勢面分析法進行標準化處理更為合理。

2 關鍵井和標準層的選擇

測井資料標準化處理之前，首先應進行關鍵井的選擇，然后選擇標準層。關鍵井一般確定原則為：①良好的井眼；②測井系列較為齊全，曲線資料比較完整；③有理想的井位和地質控制，位于重要的構造部位；④有比較系統的取心及分析化驗等資料[1,3,6,10]。頻率直方圖法和均值校正法分別以關鍵井的標準層測井響應頻率分布形態和均值作為標準，對目標井曲線進行校正，趨勢面分析法則以多口關鍵井作為約束和控制點擬合出趨勢面，以趨勢值作為標準，對目標井曲線進行校正。

標準層的選取對標準化處理效果也有較大影響，一般選取原則為：①平面上分布范圍廣，區內90%以上的井有鉆遇顯示；②具有一定的沉積厚度；③巖性、電性特征明顯，便于全區追蹤；④標準層埋深相差不大、壓實條件相當，或埋深差異較大但物性特征隨埋深呈規律性變化；⑤受油氣、物性、井筒泥漿濾液侵入、井眼擴徑等因素影響較小，通常選取不受油氣影響的非滲透性地層（如純泥巖、致密灰巖、硬石膏等）[3,6,10]。標準層選取的難點在于區域上尋找穩定分布層段，一般對于海相沉積地層不難找到，某些海相地層甚至可以劃分出多套標準層；但對于陸相沉積地層，標準層的選取存在一定難度，由于構造運動復雜、相變頻繁，缺乏全區可追蹤對比的穩定標準層，在實際工作中可以通過構建虛擬標準層[11]或視標準層[12]來解決。

3 應用實例分析

以M 油田自然伽馬（GR）曲線資料為例，進行多井測井資料標準化處理。選取目的層上方的純泥巖蓋層作為標準層，該標準層在全區廣泛分布，厚度穩定，平均厚度為3～4 m，巖電特征明顯，易追蹤，其GR 響應呈高值，電阻率（RT）曲線表現為低平狀。

采用頻率直方圖法對M 油田所有井的GR 曲線進行標準化處理，所有井標準化前后的GR 頻率直方圖分別如圖1a 和圖1 b 所示，可以看出，標準化前標準層GR 測井響應頻率呈正態分布，表明該區標準層的巖性較為穩定，標準層的選取合理。標準化后的 GR 曲線頻率分布形態變窄，頻率峰值更加集中，曲線資料的一致性明顯變好。

圖1 用頻率直方圖法對M 油田標準層GR 曲線標準化處理(a)前(b)后特征

采用均值校正法對M 油田GR 曲線進行標準化處理，標準化前后的GR 曲線箱形圖分別如圖2a 和圖2b 所示。箱形圖指示了一組數據的最大值、最小值、上四分位數、下四分位數、中位數等統計量，利用箱形圖可以直觀地看出測井曲線數據的分布和變化情況。從圖2 可見，標準化前標準層GR 測井數據分布較為離散，井間數據差異較大，標準化后GR測井數據差異明顯降低，數據的一致性得到改善。

圖2 用均值校正法對M 油田標準層GR 數據標準化處理(a)前(b)后特征

采用標準層GR 均值作為測井特征值，得到M油田標準層的GR 測井特征值等值線圖（圖3），可以看出，各井間標準層GR 曲線特征值差異明顯，曲面起伏不平，突變較大，井間曲線資料可比性差。通過趨勢擬合得到M 油田標準層的GR 趨勢值等值線圖（圖4），可以看出，趨勢值按一定漸變規律均勻平緩地分布，曲面相對比較平整光滑，說明井間曲線資料的可比性變好。根據M 油田標準層GR 測井響應特征值和趨勢值計算出剩余值，得到 GR 剩余值等值線圖（圖5），以剩余值作為趨勢校正量對GR 曲線進行趨勢校正，校正后的GR 測井響應特征值與趨勢值一致，由此實現對研究區內多井 GR 測井曲線的標準化處理。

圖3 M 油田標準層GR 測井響應特征值等值線特征（API）

圖4 M 油田標準層GR 趨勢值等值線特征（API）

圖5 M 油田標準層GR 剩余值等值線特征（API）

通過對取心井目的層 GR 測井值進行統計，并結合目的層巖心分析泥質含量數據，對三種標準化方法進行效果檢驗及對比。表1 為標準化處理前后取心井目的層 GR 測井值的數據變化及其與巖心泥質含量參數的對應關系。從表中數據可以看出，取心井目的層GR 測井響應與巖心泥質含量數據呈正相關關系，通過計算，標準化前GR 值與巖心分析泥質含量相關系數為 0.69，用三種方法進行標準化處理后，相關系數分別為0.86（頻率分布直方圖法）、0.87（均值校正法）、0.93（趨勢面分析法），標準化后的數據相關性明顯變好，表明三種方法在該區均能適用。其中，頻率直方圖法和均值校正法在巖性和巖相較為穩定的條件下效果較好，而趨勢面分析法更符合地質規律，在研究區應用效果最好。通過標準化處理，提高了多井測井資料的可比性，為后續開展儲層測井解釋及精細油藏描述打下了良好的基礎。

4 結論

（1）多井測井資料標準化是對儀器標準化技術的延展，是實現由單井解釋到多井評價的關鍵。在開展多井測井解釋前，應對研究區內的曲線資料進行評價，如果同一個目標區內井間曲線資料差異較大，則需要通過標準化處理對曲線值進行二次刻度。

（2）標準化處理結果受關鍵井和標準層影響較大，在標準化處理前，應依照標準層和關鍵井的選取原則確定好關鍵井并找準標準層。建議在連井剖面上充分進行對比，確保關鍵井和標準層的選取合理，以提高測井資料標準化處理結果的準確性。

（3）頻率直方圖法、均值校正法、趨勢面分析法三種方法均能實現測井資料的標準化，其中，趨勢面分析法效果最好。三種方法各有其利弊，頻率直方圖法、均值校正法快捷方便，但受巖性和地層非均質性影響，要求研究區內標準層的地質特征穩定；趨勢面分析法考慮了地質參數的分布特征和變化規律，在井數多、地質條件復雜的地區有更好的適用性。實際工作中，應充分考慮研究區的面積大小、井網密度、地層沉積特征、地質條件、斷層發育等情況，選取針對該區最適用的測井曲線標準化處理方法。

表1 標準化處理前后取心井目的層GR 值變化情況